JP5733968B2 - Method and apparatus for automatic positioning and alignment for aircraft structures using robots - Google Patents

Method and apparatus for automatic positioning and alignment for aircraft structures using robots Download PDF

Info

Publication number
JP5733968B2
JP5733968B2 JP2010278205A JP2010278205A JP5733968B2 JP 5733968 B2 JP5733968 B2 JP 5733968B2 JP 2010278205 A JP2010278205 A JP 2010278205A JP 2010278205 A JP2010278205 A JP 2010278205A JP 5733968 B2 JP5733968 B2 JP 5733968B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
aircraft
support
fuselage
center point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010278205A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011136416A (en
Inventor
レアンドロ シモネッティ マルコス
レアンドロ シモネッティ マルコス
ゴンザーガ トラバッソ ルイス
ゴンザーガ トラバッソ ルイス
Original Assignee
エンブラエル ソシエダージ アノーニマ
エンブラエル ソシエダージ アノーニマ
イーテーアー − インスティトゥート テクノロジコ デ アエロナウティカ
イーテーアー − インスティトゥート テクノロジコ デ アエロナウティカ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
Priority to US28629509P priority Critical
Priority to US61/286,295 priority
Priority to US12/944,953 priority
Priority to US12/944,953 priority patent/US8634950B2/en
Application filed by エンブラエル ソシエダージ アノーニマ, エンブラエル ソシエダージ アノーニマ, イーテーアー − インスティトゥート テクノロジコ デ アエロナウティカ, イーテーアー − インスティトゥート テクノロジコ デ アエロナウティカ filed Critical エンブラエル ソシエダージ アノーニマ
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43795165&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP5733968(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Publication of JP2011136416A publication Critical patent/JP2011136416A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5733968B2 publication Critical patent/JP5733968B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/31From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31068Relative positioning of assembled parts with small geometric deviations
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40032Peg and hole insertion, mating and joining, remote center compliance
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2009年12月14日に出願された仮出願第61/286,295号の利益を主張するものであり、当該出願は、その全体が参照によって本明細書中に援用される。
This application claims the benefit of provisional application 61 / 286,295, filed Dec. 14, 2009, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Incorporated.

連邦政府による資金提供を受けた研究又は開発の記載
該当せず
Description of federally funded research or development Not applicable

本明細書中の技術は、ロボティクスに関し、特に、多関節アーム(articulated arms)を有するロボットを位置付け手段又は構造として使用し、例えば、構造組み立ての間、航空機又はその他の部品を相互の関連で位置付け及びアライメントする(positioning and aligning)、方法及びシステムに関する。   The technology herein relates to robotics, in particular using robots with articulated arms as positioning means or structures, eg positioning aircraft or other parts in relation to each other during structural assembly. And a method and system for positioning and aligning.

航空機胴体は、注意深く共に組み立てる必要がある多くの個別部品を含む可能性がある。図1を参照されたい。航空機が大きい場合、胴体部品のいくつかは、一人の作業員によって、又は作業員のグループによってさえ、持ち上げられて位置付けされるには重すぎる、又は大きすぎるであろう。従って、航空機胴体部品を位置付け及びアライメントするための例示的な手動プロセスは、従来、多くの場合、胴体部品を支持体、又はドリー(dolly)上に載せることからなっている。支持体又はドリーは、胴体部品を組み立てのための所定の位置に移動させるために使用される。   An aircraft fuselage can include many individual parts that must be carefully assembled together. Please refer to FIG. If the aircraft is large, some of the fuselage parts will be too heavy or too large to be lifted and positioned by a single worker or even a group of workers. Thus, an exemplary manual process for positioning and aligning aircraft fuselage parts has traditionally consisted of placing fuselage parts on a support, or dolly, often. The support or dolly is used to move the fuselage parts into place for assembly.

一般に、組み立ては、予め作成された、又は規定された、基準点(1つ又は複数)(reference point(s))又はその他の基準(1つ又は複数)(fiducial(s))を見つけることを含む(例えば、図1A内の、基準点であるアライメント穴H1、H2を参照されたい)。胴体部品は、機械的装置を使用して、又は手動で、ツーリング基準計画に基づいて、所望のアライメント許容範囲に従った最良適合状態まで移動させられてもよい。胴体部品が適切に位置付けされたら、それらは、リベット締め(riveting)などの適切な固着技術(fastening techniques)によって結合されてもよい。   In general, the assembly involves finding a reference point (s) (reference point (s)) or other reference (s) (fiducial (s)) that has been created or defined in advance. (For example, see alignment holes H1 and H2 which are reference points in FIG. 1A). The fuselage parts may be moved to the best fit according to the desired alignment tolerance based on the tooling reference plan, using mechanical equipment or manually. Once the fuselage parts are properly positioned, they may be joined by suitable fastening techniques such as riveting.

従来の手動プロセスを使用する場合、胴体部品は、それらの胴体部品をアライメント、位置付け、結合し、従って組み立てるために、手廻しクランク又は空気モーターなどの手段によって、駆動、移動、又は位置付けされてもよい−図1Aを参照。それらの手段(例えば、手廻しクランク、又は空気モーター)は、胴体部品に、又は胴体部品を支持する、ドリーのようなある種の支持体に、直接取り付けられてもよい。   When using conventional manual processes, the fuselage parts may be driven, moved or positioned by means such as a hand crank or air motor to align, position, join and thus assemble the fuselage parts. -See Figure 1A. These means (eg hand cranks or air motors) may be directly attached to the fuselage part or to some kind of support such as a dolly that supports the fuselage part.

従来のジグに基づいた組み立てプロセスである、位置付け、及びアライメントの手動の従来プロセスの1つの例によれば、半組立品が、ハード装置にインデックスされてもよい。ハード装置の1つの例は、各胴体部品の外周(outer perimeter)を、それらの端のうちの1つにおいて取り囲む、対応する穴を有する環である。2つの胴体部品をアライメントするために、第1の環の穴が、第2の環の対応する穴と結合されてもよい。ハード装置を使用して半組立品をインデックスする別の例は、次の通りである。第1の装置(ジグ)の先端が、第1の胴体部品における第1のアライメント穴に挿入され、第2の装置(ジグ)の先端が、第2の胴体部品における第2のアライメント穴に挿入される(例えば、図1Aは、2つのアライメント穴H1、H2を示している)。この例では、2つの装置は、同等であり、各装置は、その外側部分において穴を有し、2つの胴体部品をアライメントするために、第1の装置の穴が、第2の装置の穴と、ピンを介して結合されてもよい。そのようなハード装置は、一般に、組立品形状の特定の様相のために設計及び構築される。   According to one example of a conventional conventional positioning and alignment process, which is a conventional jig-based assembly process, a subassembly may be indexed into a hard device. One example of a hard device is a ring with a corresponding hole that surrounds the outer perimeter of each fuselage part at one of its ends. In order to align the two fuselage parts, the holes in the first ring may be combined with the corresponding holes in the second ring. Another example of indexing a subassembly using a hard device is as follows. The tip of the first device (jig) is inserted into the first alignment hole in the first fuselage part, and the tip of the second device (jig) is inserted into the second alignment hole in the second fuselage part (For example, FIG. 1A shows two alignment holes H1, H2). In this example, the two devices are equivalent, and each device has a hole in its outer portion, so that the first device hole is the second device hole to align the two fuselage parts. And may be coupled via a pin. Such hardware devices are typically designed and constructed for a particular aspect of assembly shape.

全ての胴体組み立てが手動であるとは限らない。例えば、航空機胴体をアライメントするために、カルテシアンメカトロニックアクチュエータを使用する、航空機構造のための従来の自動位置付け及びアライメントシステムが存在する(図2を参照)。これらのシステムによって適用される、1つの例示的方法は、以下からなる。   Not all fuselage assembly is manual. For example, there is a conventional automatic positioning and alignment system for aircraft structures that uses Cartesian mechatronic actuators to align the aircraft fuselage (see FIG. 2). One exemplary method applied by these systems consists of:

・胴体部品を支持体(又はドリー)上に載せる。   -Place the fuselage parts on the support (or dolly).

・(支持体上にある)胴体部品を、支持体、及び胴体部品の両方を移動させるメカトロニックアクチュエータMA上に配置する。図2は、4つの従来のカルテシアンメカトロニックアクチュエータMA1〜MA4と、1つの胴体部品FPと、アクチュエータを制御する、1つの従来のCNC−コンピュータ数値制御−コントローラと、を含む例示的システムを示す。   Place the fuselage part (on the support) on the mechatronic actuator MA that moves both the support and the fuselage part. FIG. 2 shows an exemplary system that includes four conventional Cartesian mechatronic actuators MA1-MA4, one fuselage part FP, and one conventional CNC-computer numerical control-controller that controls the actuator. .

・図2に示されていない、計測学的システム(metrological system)MSを使用することによって、胴体部品FPにおけるいくつかの基準を測定する(例:レーザトラッカ又はレーザレーダの使用を介して、胴体部品の形状の曲率を測定する)。   Measure several criteria in the fuselage part FP by using a metrological system MS not shown in FIG. 2 (eg via fuselage using laser tracker or laser radar) Measure the curvature of the part shape).

・カルテシアンメカトロニックアクチュエータを使用して、胴体部品FPを、アライメント許容範囲に従った最良適合状態まで移動させ、1つの胴体部品を別の胴体部品とアライメントする。   Use a Cartesian Mechatronic Actuator to move the fuselage part FP to the best fit according to the alignment tolerance and align one fuselage part with another fuselage part.

・その後、固着、リベット締めなどによって、胴体部品を結合する。   -After that, the fuselage parts are joined by fixing, riveting, etc.

この例示的な従来のプロセスのいくつかの詳細は、以下の通りである。   Some details of this exemplary conventional process are as follows.

・全ての胴体部品における基準の測定を実行するための、特定の測定(例えば、計測学的)システムMSの使用。   Use of a specific measurement (eg metrology) system MS to perform reference measurements on all fuselage parts.

・測定されたデータは、測定システムMSによって提供される解析ソフトウェアによって、又は別の方法で、解析される。   The measured data is analyzed by analysis software provided by the measurement system MS or otherwise.

通常、解析のために使用されるソフトウェア(例えば、CNC−コンピュータ数値制御、PLC−プログラマブルロジックコントローラ上で、又は別のコンピュータ上で実行される)は、胴体部品の3D図面(例えば、データベース内に記憶されている)と、胴体部品の幾何公差要件とを使用して動作する。このソフトウェアは、メカトロニックアクチュエータMAによって移動させられる部品の位置を決定する(注:いくつかの部品は静止したままであり、その他の部品は移動させられる)。ソフトウェアは、そのデカルト座標[x,y,z]及び姿勢角[R,P,Y]を、アライメントの前に決定し、更に、正しいアライメントを達成するために必要なそれらの部品の位置を、すなわち、最良適合を表す所望のデカルト座標[x’,y’,z’]及び姿勢角[R’,P’,Y’]を、決定する。測定解析ソフトウェアは、移動させられる各部品について、2つの位置の間の差を決定し、この情報を、メカトロニックアクチュエータMAの制御のために、コンピュータ数値制御(CNC)に送信する(図2を参照)。   Typically, software used for analysis (e.g., CNC-computer numerical control, PLC-programmable logic controller, or run on another computer) is used to create 3D drawings of fuselage parts (e.g., in a database). As well as the fuselage part geometric tolerance requirements. This software determines the position of the parts moved by the mechatronic actuator MA (Note: some parts remain stationary and others are moved). The software determines its Cartesian coordinates [x, y, z] and attitude angles [R, P, Y] before alignment and further determines the position of those parts necessary to achieve correct alignment. That is, the desired Cartesian coordinates [x ′, y ′, z ′] and attitude angles [R ′, P ′, Y ′] representing the best fit are determined. The measurement analysis software determines, for each part to be moved, the difference between the two positions and sends this information to a computer numerical control (CNC) for control of the mechatronic actuator MA (see FIG. 2). reference).

次に、位置ドライバ(CNCによって制御されるカルテシアンメカトロニックアクチュエータMA)が、X、Y、及びZにおいて直線的に、部品を滑らかに移動させ、加えて、ロール、ピッチ、及びヨー(R、P、及びY)において部品を回転させ、それにより、6自由度を使用して位置付け、及びアライメントを実行する。位置付け、及びアライメント動作が実行されている間、計測学的システムMSは、部品の位置及び姿勢を、継続的に、又は段階的に監視していてもよく、そして、この情報を、コンピュータ上で実行されている測定解析ソフトウェアにフィードバックしていてもよい。   Next, a position driver (Cartesian mechatronic actuator MA controlled by the CNC) moves the parts smoothly in X, Y, and Z in addition to the roll, pitch, and yaw (R, Rotate the part in P and Y), thereby positioning and aligning using 6 degrees of freedom. While the positioning and alignment operations are being performed, the metrology system MS may continuously or stepwise monitor the position and orientation of the part, and this information may be monitored on a computer. You may feed back to the measurement analysis software currently performed.

一般的に言えば、それぞれの位置ドライバは、事実上、3軸機械(その精密運動は、レゾルバフィードバックを有するサーボモータ制御を介して達成される)である。移動させられている各胴体部品について、他の位置ドライバと同期して動作する位置ドライバが存在する。   Generally speaking, each position driver is effectively a three-axis machine (its precise movement is achieved via servo motor control with resolver feedback). For each body part that is moved, there is a position driver that operates in synchronism with the other position drivers.

いくらかの自動化が過去において使用されてきたが、航空機胴体及びその他の部品を位置付けるための、より自動化された、かつ、それにもかかわらず依然として非常に正確な技術を提供するために、ロボティクスを使用することが望ましい。   Although some automation has been used in the past, it uses robotics to provide a more automated and nevertheless still very accurate technique for positioning aircraft fuselage and other parts It is desirable.

本明細書における例示的説明的非限定的な技術は、光学装置、レーザ投影、レーザトラッカ、無線又はレーザによるインドアGPS、写真測量などの、測定システムによって支援される、6自由度(6DOF)ロボットの使用を介して、構造組み立ての間、航空機胴体及びその他の部品(例えば、翼、尾部など)を相互の関連で位置付け及びアライメントする、プロセス、システム、技術、及び記憶媒体を提供する。1つの例示的非限定的実装においては、6DOFロボットは、そのアームに、エフェクタとしての従来のツールが取り付けられるのではなく、支持体を含む非従来的なツールがアームに取り付けられ、支持体は、胴体のセグメントを支持する。ロボットによって運ばれる胴体部品は、ロボットのツールを含む。例示的非限定的な計測学的システムの使用を介して、ロボットによって駆動される胴体部品の点(1つ又は複数)又は構造が測定され、システムは、胴体部品のための座標系を確立し、そして、地理的中心点(geographical center point)−GCP−を確立する。この地理的中心点は、次に、6DOFロボットのコントローラ内で一般に利用可能な従来の関数を介して、ロボットの従来のツール中心点(tool center point)(TCP)に変換される。ロボットTCPに変換されたGCPは、6DOFロボットが胴体部品を位置付け及びアライメントするために使用する、ツーリングアライメント点とみなされてもよい。閉ループ制御システムを使用して、6DOFロボットは、最良適合状態に到達するように、ロボットによって駆動される部品のTCPと、ロボットによって駆動されない部品のGPCとを一致させてもよい。   Exemplary illustrative non-limiting techniques herein include a six degree of freedom (6 DOF) robot assisted by a measurement system such as an optical device, laser projection, laser tracker, wireless or laser indoor GPS, photogrammetry, etc. Through the use of the above, processes, systems, techniques, and storage media are provided that position and align aircraft fuselage and other components (eg, wings, tails, etc.) relative to each other during structural assembly. In one exemplary non-limiting implementation, a 6DOF robot is not attached to its arm with a conventional tool as an effector, but a non-conventional tool including a support is attached to the arm, Support the fuselage segment. The fuselage parts carried by the robot include robot tools. Through the use of an exemplary non-limiting metrology system, the point (s) or structure of the fuselage part driven by the robot is measured and the system establishes a coordinate system for the fuselage part. And establish a geographical center point-GCP-. This geographic center point is then converted to the robot's conventional tool center point (TCP) via a conventional function generally available within the controller of the 6DOF robot. The GCP converted to robot TCP may be considered a tooling alignment point that the 6DOF robot uses to position and align the fuselage parts. Using a closed loop control system, the 6DOF robot may match the TCP of the part driven by the robot with the GPC of the part not driven by the robot to reach the best fit.

いくつかの例示的非限定的実装では、擬人化ロボット(anthropomorphic robot)を使用する。   Some exemplary non-limiting implementations use an anthropomorphic robot.

これらの、及びその他の特徴及び利点は、以下の、例示的非限定的説明的実施形態の詳細な説明を、図面と組み合わせて参照することによって、より良く、かつより完全に理解されるであろう。   These and other features and advantages will be better and more fully understood by reference to the following detailed description of illustrative, non-limiting illustrative embodiments in combination with the drawings. Let's go.

共に組み立てられる必要がある複数の部品からなる、例示的な従来の航空機胴体を示す。1 illustrates an exemplary conventional aircraft fuselage consisting of multiple parts that need to be assembled together; 航空機胴体部品をアライメントするための、例示的な従来の手動プロセスを示す。2 illustrates an exemplary conventional manual process for aligning aircraft fuselage parts. 航空機胴体部品をアライメントするための、例示的な従来のカルテシアンメカトロニックアクチュエータを示す。1 illustrates an exemplary conventional Cartesian mechatronic actuator for aligning aircraft fuselage parts. 航空機胴体及びその他の部品をアライメントするための、例示的説明的非限定的な自動擬人化ロボットアーム位置付け及びアライメントシステムを示す。1 illustrates an exemplary, non-limiting, automated personified robot arm positioning and alignment system for aligning aircraft fuselage and other parts. 航空機胴体及びその他の部品をアライメントするための、例示的説明的非限定的な自動擬人化ロボットアーム位置付け及びアライメントシステムを示す。1 illustrates an exemplary, non-limiting, automated personified robot arm positioning and alignment system for aligning aircraft fuselage and other parts. 例示的非限定的なプロセスを示す。1 illustrates an exemplary non-limiting process. 例示的非限定的なロボットTCPである。An exemplary non-limiting robot TCP. 例示的非限定的なプロセスを示す。1 illustrates an exemplary non-limiting process. 例示的非限定的なプロセスを示す。1 illustrates an exemplary non-limiting process.

例示的説明的非限定的実装において、航空機構造のための自動位置付け及びアライメント方法及びシステムは、6自由度を有する擬人化ロボットを使用して、位置付け及びアライメントの間、航空機構造部品を運ぶ。図3及び図3−1は、1つのそのような例示的非限定的システムを示す。例えば図3は、擬人化ロボット100を使用した自動位置付け及びアライメントシステム50における、航空機胴体FP1、FP2の概念図である。図に示すように、胴体前方部分FP1は、擬人化ロボット100によって支持されている。   In an exemplary descriptive non-limiting implementation, an automatic positioning and alignment method and system for aircraft structures uses an anthropomorphic robot with six degrees of freedom to carry aircraft structural components during positioning and alignment. Figures 3 and 3-1 show one such exemplary non-limiting system. For example, FIG. 3 is a conceptual diagram of the aircraft fuselage FP1 and FP2 in the automatic positioning and alignment system 50 using the anthropomorphic robot 100. As shown in the figure, the body front portion FP1 is supported by the anthropomorphic robot 100.

図3及び図3−1によれば、移動させられている胴体部品FP1は、支持体(例えば、ドリー)D上に配置されており、支持体Dは、更には、ロボット100のロボットアーム102に取り付けられ、かつ、係合されている。ロボットアーム102は、従来の設計のロボットアームコントローラ150によって、6DOFで自動的に制御される。ロボットアームコントローラ150は、(同じ又は異なるコンピュータ上で実行されてもよい)解析ソフトウェア152からの入力を受信し、解析ソフトウェア152は、更には、計測学的測定システム156からの入力を受信してもよい。解析ソフトウェア152は、データベース154内のデータにアクセスしてもよく、そして、コントローラ150にロボットアーム102を制御させるために、プログラム制御されたステップを実行してもよい。この例示的説明的非限定的なシステムによれば、各胴体部品FP1を移動させるために、1つのみのロボット100が必要とされる。   According to FIGS. 3 and 3-1, the body part FP <b> 1 that has been moved is arranged on a support body (for example, a dolly) D. Attached to and engaged with. The robot arm 102 is automatically controlled at 6 DOF by a robot arm controller 150 of conventional design. The robot arm controller 150 receives input from the analysis software 152 (which may be executed on the same or different computer), and the analysis software 152 further receives input from the metrology measurement system 156. Also good. Analysis software 152 may access the data in database 154 and may perform program-controlled steps to cause controller 150 to control robot arm 102. According to this illustrative, non-limiting system, only one robot 100 is required to move each fuselage component FP1.

示された例において、従来のロボット100は、例えばヨー運動を提供するために、回転することができ、更に、並進することも可能であってもよい、基部(base)106を含む。基部106に取り付けられているのは、アーム102の更なる自由度での回転を可能にする肩部(shoulder)108であり、追加の関節継手(articulated joints)が、ロボットアーム102の第3の自由度での回転を可能にする。従って、アーム102の十分な関節接合(articulations)が、アームが3つの直交する軸の周りを回転させられることを可能にし、そして、ロボットアームは、更に、3自由度での並進運動を提供するように装備されている。アーム102は、従って、6自由度で移動及び位置付けするように自動的に制御されることが可能である。この例示的実装において、アーム102は、ドリーD、及び/又は胴体部品FP1を支持及び保持するために使用され、それにより、ロボットアーム102が胴体部品FP1を6DOFで移動及び正確に位置付けすることが可能になる。   In the example shown, the conventional robot 100 includes a base 106 that may be rotated and may also be translated, eg, to provide yaw motion. Attached to the base 106 is a shoulder 108 that allows the arm 102 to rotate with additional degrees of freedom, and additional articulated joints are attached to the third of the robot arm 102. Allows rotation in degrees of freedom. Thus, sufficient articulation of the arm 102 allows the arm to be rotated about three orthogonal axes, and the robotic arm further provides translational motion with three degrees of freedom. Equipped as The arm 102 can therefore be automatically controlled to move and position with 6 degrees of freedom. In this exemplary implementation, arm 102 is used to support and hold dolly D and / or fuselage part FP1, so that robot arm 102 moves and accurately positions fuselage part FP1 at 6 DOF. It becomes possible.

航空機胴体部品(又は、翼、尾部、フェアリングの部品などの、その他の航空機構造部品)のための1つの例示的非限定的な自動位置付け及びアライメントプロセスは、以下からなる。   One exemplary non-limiting automatic positioning and alignment process for aircraft fuselage parts (or other aircraft structural parts such as wings, tails, fairing parts, etc.) consists of:

1)ロボットアーム102に取り付けられた支持体又はドリー上に、胴体部品FP1を載せること−図3A(ブロック202)を参照。   1) Put fuselage part FP1 on a support or dolly attached to robot arm 102—see FIG. 3A (block 202).

2)1つ以上の計測学的システム156によって、胴体部品(ロボットによって移動させられている部品「FP1」、及びロボットによって移動させられていない部品「FP2」を含む−図3A(ブロック204)を参照)におけるいくつかのの基準を測定すること(例:各部品の、主要な幾何学的基準などの、いくつかの主要な特徴(1つ又は複数)を、レーザレーダによって測定すること)。   2) By one or more metrology systems 156, including a fuselage part (part “FP1” being moved by the robot and part “FP2” not being moved by the robot) —FIG. 3A (block 204) Measuring several criteria (see: eg, measuring some key feature (s) of each part, such as key geometric criteria, by laser radar).

3)擬人化ロボット100を使用して、胴体部品FP1を、アライメント許容範囲に従った最良適合状態まで移動させること(図3A、ブロック206を参照)。   3) Use the anthropomorphic robot 100 to move the fuselage part FP1 to the best fit according to the alignment tolerance (see FIG. 3A, block 206).

その後、胴体部品の結合が、固着又はリベット締めによって行われてもよい(図3A、ブロック208を参照)。   Subsequently, the fuselage parts may be joined by fastening or riveting (see FIG. 3A, block 208).

位置付け及びアライメント動作が実行されている間、計測学的システムは、ロボット100によって変化させられるにつれての、部品FP1の位置及び姿勢を、継続的に、又は段階的に監視してもよい。そのような位置及び姿勢情報は、閉ループフィードバック制御を提供するために、解析ソフトウェア152及び/又はロボットアームコントローラ150にフィードバックされる。   While the positioning and alignment operations are being performed, the metrology system may continuously or stepwise monitor the position and orientation of the component FP1 as it is changed by the robot 100. Such position and orientation information is fed back to analysis software 152 and / or robot arm controller 150 to provide closed loop feedback control.

図3−1は、2つの胴体部品を示している。部品「FP1」は、ロボットアーム102によって移動させられており、部品「FP2」は、ロボットアームによって移動させられていない。通常、部品「FP2」は、前述のカルテシアンメカトロニックアクチュエータMAを介して移動させられてもよい、支持体上に取り付けられる。あるいは、部品「FP2」は、手動手段を介して、又は別のロボットアーム102によって移動させられてもよい、ドリーDなどの支持体上に取り付けられる。例えば2つ以上のロボットが使用可能である場合、同時に3つ以上の胴体部品を、自動的に位置付け及びアライメントすることが可能である。   FIG. 3A shows two fuselage parts. The part “FP1” is moved by the robot arm 102, and the part “FP2” is not moved by the robot arm. Usually, the part “FP2” is mounted on a support which may be moved via the aforementioned Cartesian Mechatronic actuator MA. Alternatively, the part “FP2” is mounted on a support, such as a dolly D, which may be moved via manual means or by another robot arm 102. For example, if more than one robot is available, it is possible to automatically position and align more than two fuselage parts simultaneously.

一例示的説明的非限定的実装においては、位置付け及びアライメントのプロセスを達成するために、前後軸を除く全ての軸に関して固定された胴体部品(胴体セグメント)が存在する−図3−1における胴体部品「FP2」を参照。次に、必要に応じて、6つの全ての軸に関して、ロボット100によって移動させられる、別の胴体セグメントが存在する−図3−1における胴体部品「FP1」を参照。次に、部品FP1は、部品FP2に位置付け及びアライメントされる。   In one exemplary, non-limiting implementation, there are fuselage parts (fuselage segments) that are fixed with respect to all axes except the front and back axes to achieve the positioning and alignment process—the fuselage in FIG. See part “FP2”. Next, if necessary, there is another fuselage segment that is moved by the robot 100 for all six axes—see fuselage part “FP1” in FIG. 3-1. Next, the part FP1 is positioned and aligned with the part FP2.

図4に示すように、従来のロボット100が溶接などの製造プロセスのために使用される場合、ロボットは、溶接ツール162の端160を、「ツール基準点」すなわちツール中心点(TCP)として使用してもよい。この場合、溶接ツール162は、ロボットアーム102に取り付けられる−図4を参照。TCPすなわち「ツール中心点」は、通常、所与のプロセスの間、ロボット100が位置付ける必要がある点である。   As shown in FIG. 4, when a conventional robot 100 is used for a manufacturing process such as welding, the robot uses the end 160 of the welding tool 162 as a “tool reference point” or tool center point (TCP). May be. In this case, the welding tool 162 is attached to the robot arm 102-see FIG. TCP, or “tool center point”, is typically the point that the robot 100 needs to position during a given process.

一例示的説明的非限定的実装においては、ロボット100は、そのアーム102に取り付けられる通常のツール(溶接ツール、配線ツール、又はその他のツールなど)を有さず、適合される特定の胴体部品FPの形状に適合するように設計された、カスタマイズされたツールを有する。例示的実装における、カスタマイズされたツールは、ロボットアーム102に取り付けられた支持体又はクレードルによって構成される。この支持体上に、胴体のセグメント(又は、翼部品などの、その他の部品)が配置される−図3、図3−1を参照。例示的説明的非限定的実装の一態様は、ロボット100の「ツール基準点」すなわちTCPを規定するプロセスを確立することである。   In one illustrative, non-limiting implementation, the robot 100 does not have a normal tool (such as a welding tool, wiring tool, or other tool) attached to its arm 102, and the particular fuselage part that is adapted. Has customized tools designed to fit the shape of the FP. In the exemplary implementation, the customized tool is configured by a support or cradle attached to the robot arm 102. A fuselage segment (or other component, such as a wing component) is placed on this support—see FIGS. 3 and 3-1. One aspect of an illustrative, non-limiting implementation is to establish a process that defines a “tool reference point” or TCP for the robot 100.

例示的説明的非限定的実施形態では、ロボット100によって運ばれる/載せられる胴体部品を、ロボットのエンドエフェクタ、又はツーリングとして(図4を図3−1と比較して参照)、従って、ロボットのツール基準点(TCP)として扱う。1つの例示的非限定的実装においては、計測学的測定システム156が、ロボットアーム102が運んでいる特定の部品FPの寸法及び形状に関する情報を収集し、この情報と、データベース154内に記憶された、部品に関する既知の仕様情報とを組み合わせたものは、実行されている特定の結合又は位置付け動作に関して重要な、航空機部品FPの構造の上の点によって規定される、ロボットツール中心点を生成するために、システムが適用する空間的変換を決定するために使用される。1つの例示的非限定的実装においては、航空機部品FPの構造の上の様々な点が、様々な結合又は位置付け動作のためのロボットツール中心点として使用されることが可能である。高精度なロボットアームコントローラ150は、従って、航空機部品の構造内に、又は航空機部品の構造に関して規定された、ツール中心点に基づいて、航空機部品FPを正確に位置付けするために使用されることが可能である。   In an illustrative, non-limiting embodiment, the fuselage parts carried / loaded by the robot 100 are used as robot end effectors, or tooling (see FIG. 4 in comparison with FIG. 3-1), and thus the robot's Treat as tool reference point (TCP). In one exemplary non-limiting implementation, the metrology measurement system 156 collects information regarding the dimensions and shape of the particular part FP that the robot arm 102 is carrying, and this information is stored in the database 154. In addition, the combination with known specification information about the part produces a robot tool center point defined by the top point of the structure of the aircraft part FP that is important for the particular coupling or positioning operation being performed. Therefore, it is used to determine the spatial transformation that the system applies. In one exemplary non-limiting implementation, various points on the structure of the aircraft part FP can be used as the robot tool center point for various coupling or positioning operations. The high precision robot arm controller 150 can therefore be used to accurately position the aircraft part FP based on the tool center point defined in or with respect to the structure of the aircraft part. Is possible.

より詳細には、
最初に、胴体部品がロボット100上に載せられ、ロボット100は、胴体部品を掴持、係合、及び/又は支持してもよい(図4A、ブロック402)。
次に、従来の計測学的システム156(光学装置、レーザ投影、レーザトラッカ、レーザレーダ、無線又はレーザによるインドアGPS、及び/又は写真測量など)の使用を介して、胴体部品「FP1」の何らかの主要な特徴(1つ又は複数)が測定される(図4A、ブロック404)。1つの例示的非限定的実装においては、従来の計測学的システム156は、10−2〜10−3mmの範囲の精度で測定する。
More specifically,
Initially, a torso component is placed on the robot 100, and the robot 100 may grip, engage, and / or support the torso component (FIG. 4A, block 402).
Next, through the use of a conventional metrology system 156 (such as optical equipment, laser projection, laser tracker, laser radar, wireless or laser indoor GPS, and / or photogrammetry), any of the fuselage part “FP1” Key feature (s) are measured (FIG. 4A, block 404). In one exemplary non-limiting implementation, the conventional metrology system 156 measures with an accuracy in the range of 10 −2 to 10 −3 mm.

計測学的システム156によって測定されてもよい例示的非限定的な特徴は、例えば、胴体円周(fuselage circumference)、胴体厚さ(fuselage loft)、胴体外周(fuselage perimeter)、及び/又は、その他の意味のある幾何学的特性(1つ又は複数)を含んでもよい。   Exemplary non-limiting features that may be measured by metrology system 156 include, for example, fuselage circumference, fuselage loft, fuselage perimeter, and / or others May include one or more meaningful geometric properties.

1つの非限定的な例においては、胴体円周が考慮される。次に、胴体円周の点の組(例えば、10〜50個の点)が、計測学的システム156を使用して測定される。測定手順は、あらゆる最終的な構造的沈下(structural settlement)を考慮に入れるために、胴体部品がロボット100上に載せられた後で実行される。従って、1つの例示的非限定的実装においては、測定プロセス内で、構造的沈下が考慮される。   In one non-limiting example, the fuselage circumference is considered. Next, a set of points on the fuselage circumference (eg, 10-50 points) is measured using metrology system 156. The measurement procedure is performed after the torso parts have been placed on the robot 100 to take into account any final structural settling. Thus, in one exemplary non-limiting implementation, structural settlement is considered within the measurement process.

計測学的システム156によって生成された幾何学的情報は、解析ソフトウェア152によって解析される(図4A、ブロック406)。通常、このソフトウェアは、データベース154内に記憶された、それらの胴体部品の3D図面と、それらの胴体部品の幾何公差要件とを使用して動作する。次に、三角法関係を介して、この測定解析ソフトウェア152は、この胴体部品「FP1」のための座標系を確立し、そして、そのGCP−幾何学的中心点−を確立する。この情報は、ロボットアームコントローラ150に送信される。   The geometric information generated by metrology system 156 is analyzed by analysis software 152 (FIG. 4A, block 406). Typically, this software operates using 3D drawings of those fuselage parts and geometric tolerance requirements for those fuselage parts stored in database 154. Next, via the trigonometric relationship, the measurement analysis software 152 establishes a coordinate system for the fuselage part “FP1” and establishes its GCP—the geometric center point—. This information is transmitted to the robot arm controller 150.

胴体部品FP2上の点に対応するこのGCPは、次に、産業用ロボットのコントローラ150内で通常は利用可能な、しかし、ロボットアーム102のエフェクタエンドに配置された交換可能なツール(例えば、溶接ツール、回転ツール、グリッピングツールなど)の既知の所定の幾何学的配置に関して一般に使用される、従来の変換関数を介して、通常のツール中心点(TCP)に変換される(図4A、ブロック408)。ロボットTCPに変換されたGCPは、組み立てプロセスにおいて、胴体部品FP1を位置付け及びアライメントするために、擬人化ロボット100が使用できる、ツーリングアライメント点とみなされてもよい−図3、図3−1を参照。   This GCP corresponding to a point on the fuselage part FP2 is then normally available within the industrial robot controller 150, but is a replaceable tool (e.g., welded) located at the effector end of the robot arm 102. It is converted to a normal tool center point (TCP) via a conventional conversion function commonly used for known predetermined geometry of tools, rotation tools, gripping tools, etc. (FIG. 4A, block 408). ). The GCP converted to the robot TCP may be regarded as a tooling alignment point that can be used by the anthropomorphic robot 100 to position and align the fuselage part FP1 in the assembly process—FIGS. 3 and 3-1 reference.

同じ、又は異なる計測学的システム156が、更に、他の(例えば、移動していない)胴体部品「FP2」の特定の主要な特徴を測定してもよい(図4A、ブロック410)。1つの非限定的な例においては、胴体円周が測定される。計測学的システムのソフトウェアは、部品「FP2」の座標系を確立し、GCP−幾何学的中心点−を決定する。形状解析ソフトウェア152は、同様に、この情報をロボットコントローラ150に送信する。   The same or different metrology system 156 may also measure certain key features of another (eg, non-moving) fuselage part “FP2” (FIG. 4A, block 410). In one non-limiting example, the fuselage circumference is measured. The metrology system software establishes a coordinate system for the part “FP2” and determines the GCP—the geometric center point. Similarly, the shape analysis software 152 transmits this information to the robot controller 150.

ロボット100は、胴体部品「FP1」の決定されたTCP(ツーリング中心点)を使用して制御フィードバックを確立し、閉ループに基づいて、胴体部品「FP1」のTCPから、その対応する、胴体部品「FP2」内の点(この例では、胴体部品「FP2」のGCP)への、位置付け及びアライメントを、最良適合状態に到達するように実行する(図4A、ブロック412)。   The robot 100 establishes control feedback using the determined TCP (Tooling Center Point) of the fuselage part “FP1” and, based on the closed loop, from the TCP of the fuselage part “FP1”, its corresponding fuselage part “ Positioning and alignment to points within FP2 "(in this example, GCP of fuselage part" FP2 ") is performed to reach the best fit (FIG. 4A, block 412).

その後、胴体部品の結合が、固着又はリベット締めによって行われてもよい(図4A、ブロック414)。   Thereafter, the fuselage parts may be joined by fastening or riveting (FIG. 4A, block 414).

位置付け及びアライメント動作が実行されている間、図3に示すような計測学的システム156は、ロボット100によって移動させられている部品の位置及び姿勢を、継続的に、又は段階的に監視していてもよく、そして、この情報を、解析ソフトウェア152にフィードバックしてもよい。例えば、測定システム156が、アライメント許容範囲(例えば、1つの例示的実装においては、約0.5mm)からの偏差が発生したことを識別した場合、回復動作を開始することが可能なオペレータに信号が指示される。   While the positioning and alignment operations are being performed, the metrology system 156 as shown in FIG. 3 continuously or stepwise monitors the position and orientation of the parts being moved by the robot 100. This information may then be fed back to the analysis software 152. For example, if the measurement system 156 identifies that a deviation from an alignment tolerance (eg, about 0.5 mm in one exemplary implementation) has occurred, a signal is sent to the operator that can initiate a recovery action. Is instructed.

あるいは、主要な特徴の測定は、支持体(ドリー−D)と胴体部品FP1とに基づいて達成されてもよい。この場合、例えば、支持体Dの、及び胴体部品FP1の、点の組が、計測学的システム156を使用して測定される。次に、ソフトウェア152が、1つの一意の部品としての支持体D及び胴体部品FP1のための座標系を確立し、そして、GCPを確立する。ロボットのコントローラ150は、このCGPを、組み立てプロセスにおいて胴体部品FP1を位置付け及びアライメントするためにロボット100が使用可能なツーリングアライメント点とみなされる、通常のツール中心点(TCP)に変換する。次に、1つの一意の部品としての支持体D及び胴体部品FP1のTCPを使用して、上記で説明したようにプロセスのシーケンスが行われる。   Alternatively, the measurement of the main features may be achieved based on the support (Dolly-D) and the fuselage part FP1. In this case, for example, a set of points on the support D and on the fuselage part FP 1 is measured using the metrology system 156. Next, software 152 establishes a coordinate system for support D and fuselage part FP1 as one unique part, and establishes GCP. The robot controller 150 converts this CGP into a normal tool center point (TCP) that is considered a tooling alignment point that the robot 100 can use to position and align the fuselage part FP1 in the assembly process. Next, the process sequence is performed as described above, using the support D as one unique part and the TCP of the fuselage part FP1.

あるいは、又は加えて、1つの例示的実装においては、移動中の、あるいは、起こりうる熱膨張の間の、又は寸法変化をもたらす可能性があるその他の現象の間の、衝突と、部品への応力緊張の導入とを回避するために、胴体支持体又はクレードルは、力を測定するためのロードセルを使用してもよい。この目的のために、胴体部品と支持クレードルとの間に位置する各アンカーポイント内に、ロードセルを設置することが可能である。これが行われると、力の分布がソフトウェア152によって監視されることが可能となり、従って、応力分布が4つのアンカーポイントの間で均一であるかどうかの確認が行われる。応力分布が均一でない場合、回復動作を開始するオペレータに信号が指示されてもよい。   Alternatively, or in addition, in one exemplary implementation, collisions and damage to parts during movement, during possible thermal expansion, or other phenomena that may result in dimensional changes. In order to avoid the introduction of stress tension, the fuselage support or cradle may use a load cell for measuring forces. For this purpose, it is possible to install a load cell in each anchor point located between the fuselage part and the support cradle. Once this is done, the force distribution can be monitored by the software 152, and thus a check is made as to whether the stress distribution is uniform among the four anchor points. If the stress distribution is not uniform, a signal may be directed to the operator initiating the recovery operation.

更に、あるいは、又は加えて、上記のシーケンス内に追加のステップを含めることが可能である。例えば、最良適合状態に到達した場合は必ずロボット100を除去する、ということが可能であろう。従って、ロボット100は、胴体部品FP1、FP2の結合(これは、固着又はリベット締めによって行われてもよい)の前に除去されてもよい。従って、ロボット100は、他の動作を実行するために解放されることが可能である。しかし、これは、ロボット100の解放を可能にし、かつ、2つの部品の間のアライメントを依然として維持する手段を有する支持体(その上に胴体部品(1つ又は複数)が取り付けられる)を提供することを含む可能性がある。更に、胴体部品をロボット手首から解放するために、ロボットツールチェンジャが使用されてもよい。この分離動作は、手動で行われてもよい。その後、胴体部品の結合が行われることが可能である。   Additionally or alternatively, additional steps can be included in the above sequence. For example, it may be possible to remove the robot 100 whenever the best fit is reached. Thus, the robot 100 may be removed before the fuselage parts FP1, FP2 are joined (this may be done by fastening or riveting). Thus, the robot 100 can be released to perform other operations. However, this provides a support (on which the fuselage part (s) is mounted) that allows the robot 100 to be released and has means to still maintain the alignment between the two parts. May include. In addition, a robot tool changer may be used to release the torso parts from the robot wrist. This separation operation may be performed manually. Thereafter, the fuselage parts can be joined.

胴体部品がより大きな直径を有する場合、更なる例示的説明的非限定的実装が適用されてもよい。そのような場合、以下に述べるような手順に従ってもよい。例えば、以前の構成で考慮された部分(これは、胴体の円周、又は厚さ、又は外周であった)より強固な部分の点の組を測定することが可能である。この「より強固な部分」は、例えば、胴体セグメントの内部に位置する、シートレール、又はその他の構造要素であってもよい。それらの点は、製造現場上に、又はその他の場所に位置する、固定された基準に相対的に測定される(図4B、ブロック502)。   If the fuselage part has a larger diameter, further exemplary descriptive non-limiting implementations may be applied. In such a case, the following procedure may be followed. For example, it is possible to measure a set of points that are stronger than the part considered in the previous configuration (which was the circumference, thickness, or circumference of the fuselage). This “harder part” may be, for example, a seat rail or other structural element located inside the fuselage segment. These points are measured relative to a fixed reference located on the manufacturing site or elsewhere (FIG. 4B, block 502).

ロボットベース内の点の組を、製造現場上に、又はその他の場所に位置する、固定された基準に相対的に測定するために(図4B、ブロック504)、以下を行ってもよい。   To measure the set of points in the robot base relative to a fixed reference located on the manufacturing site or elsewhere (FIG. 4B, block 504), the following may be performed.

−胴体部品をロボット100上に載せること(図4B、ブロック506)。   -Place the body parts on the robot 100 (Fig. 4B, block 506).

−胴体円周内の点の組を測定すること。この場合、点の数は、以前の手順より少なくてもよい(アライメント動作の開始以来、胴体部品がすでにロボット上に載せられていた場合)(図4B、ブロック508)。   -Measuring a set of points within the fuselage circumference. In this case, the number of points may be less than in the previous procedure (if the fuselage part has already been placed on the robot since the start of the alignment operation) (FIG. 4B, block 508).

次に、以下の間の三角法関係を確立することが可能である(図4B、ブロック510を参照)。   A trigonometric relationship between the following can then be established (see FIG. 4B, block 510).

・胴体円周内の測定された点と、シートレール上の測定された点との間。   -Between the measured point in the fuselage circumference and the measured point on the seat rail.

・シートレール上の測定された点と、製造現場上の固定された基準の、測定された点との間。   Between the measured point on the seat rail and the measured point at a fixed reference on the shop floor.

・製造現場上の固定された基準の、測定された点と、ロボットベース上の測定された点との間。   Between a fixed reference measured point on the manufacturing site and a measured point on the robot base.

上述の三角法関係は、例えば以下のために、胴体円周の点とロボットベースの点との間の関係を−間接的に−もたらす。   The trigonometric relationship described above provides a relationship between the body circumference points and the robot base points-indirectly-for example for the following.

−胴体円周のCGPを計算し、このCGPをロボットTCPに変換するため(図4B、ブロック512)。   -To calculate the CGP around the fuselage circumference and convert this CGP to robot TCP (Figure 4B, block 512).

−ロボット上に載せられた胴体部品と、他の胴体部品との間の、レバーリング及びアライメント(levering and alignment)手順を実行するため(図4B、ブロック514)。   -To perform a levering and alignment procedure between the fuselage part mounted on the robot and the other fuselage part (Figure 4B, block 514).

擬人化ロボットを使用した、自動位置付け及びアライメントシステムを使用することの、例示的非限定的な利点は、以下の通りである。   Exemplary, non-limiting advantages of using an automatic positioning and alignment system using anthropomorphic robots are as follows.

・ツーリング及びジグのコストを大幅に減少させる。   -Significantly reduce tooling and jig costs.

・より再現性のある(more repeatable)組立品結合を生成する。   Generate a more repeatable assembly combination.

・結合許容範囲の達成を、従って、全体的な製品品質を向上させる。   • Achieve the combined tolerance and thus improve the overall product quality.

・構成要素(胴体部品)の持ち上げプロセスのために要する時間を減少させる。この減少は、ツールのセットアップ、構成要素の位置付けのための時間、及び、構成要素を位置付けるための移動反復の節約を含む。   Reduce the time required for the component (fuselage part) lifting process. This reduction includes savings in tool setup, time for component positioning, and moving iterations for positioning components.

・実装作業を減少させる。   ・ Reduce mounting work.

・制御及びプログラムの開発作業を減少させる。   • Reduce control and program development work.

・同じロボットを使用して、他の航空機部品をアライメントすること、及び他の動作を実行することができる。   The same robot can be used to align other aircraft parts and perform other operations.

・ロボットは、プロセスの要求に応じて、胴体部品を依然として持ち上げたままであってもよく、又は、カスタマイズされた装置に置き換えられてもよい。   The robot may still lift the fuselage parts or be replaced with customized equipment as required by the process.

本明細書中の技術について、例示的説明的非限定的実施形態に関連して説明してきたが、本発明は、本開示によって限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によって規定されることを意図するものであり、かつ、本明細書中で具体的に開示されているかどうかに関係なく、全ての対応する、及び均等な構成を包含することを意図するものである。   Although the technology herein has been described in connection with exemplary illustrative non-limiting embodiments, the invention is not limited by the disclosure. The present invention is intended to be defined by the following claims, and includes all corresponding and equivalent configurations, whether or not specifically disclosed herein. Is intended to do.

Claims (14)

  1. ロボットの使用を介して、構造組み立ての間、航空機胴体、又はその他の航空機部品を、相互の関連で位置付け及びアライメントする方法であって、前記航空機部品は支持体によって支持され、
    前記方法は、
    記支持体、及び前記航空機部品を、前記ロボットのツールとして構成し、
    前記支持体上の、及び前記支持体によって支持される前記航空機部品上の、1つ以上の点を測定し、
    前記測定することに応えて、測定された前記点、及び前記航空機部品に関する既知の仕様情報に基づいて、前記支持体、及び前記航空機部品のための、座標系と地理的中心点とを確立し、
    前記地理的中心点をロボットツール中心点(TCP)に変換し、
    駆動される前記航空機部品の前記ロボットTCPと、前記ロボットによって駆動されない更なる航空機部品の地理的中心点とを、最良適合状態に到達するように一致させるよう、前記ロボットを制御することで、前記ロボットTCPをツーリングアライメント点として使用して、前記航空機部品を自動的にアライメントするよう前記ロボットを制御する、
    ことを含む方法。
    Through the use of robots, between the structural assembly, an aircraft fuselage, the or other aircraft parts, to a method for positioning and alignment in relation to each other, the aircraft component is supported by the support member,
    The method
    Before Symbol support, and the aircraft component, constructed as a tool of the robot,
    Wherein on the support, on the aircraft part to be supported by及beauty before Symbol support, one or more points measured,
    In response to the measuring, establishing said measured points, and based on the known specification information about the aircraft component, the support, for及beauty the aircraft component, and a coordinate system and a geographical center point And
    Converting the geographic center point to a robot tool center point (TCP);
    By controlling the robot to match the robot TCP of the driven aircraft part and the geographic center point of a further aircraft part not driven by the robot to reach a best fit. Controlling the robot to automatically align the aircraft parts using a robot TCP as a tooling alignment point;
    A method involving that.
  2. 閉ループ制御を使用して前記ロボットを6DOFで動くように制御する、ことを更に含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising controlling the robot to move at 6 DOF using closed loop control.
  3. 前記ロボットによって駆動されない更なる静止した部品の形状を計測学的に測定し、閉ループ制御を使用して、前記ロボットを、前記部品を前記更なる部品にアライメントするよう制御する、ことを更に含む、請求項1に記載の方法。 Further comprising measuring the shape of a further stationary part that is not driven by the robot and controlling the robot to align the part with the further part using closed loop control. The method of claim 1.
  4. 光学装置、レーザ投影、レーザトラッカ、及び、無線又はレーザによるインドアGPS、及び/又は、写真測量からなる群から選択された少なくとも1つの項目を使用して、前記支持体、及び/又は部品の形状を測定する、ことを更に含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の方法。 The shape of the support and / or part using at least one item selected from the group consisting of optical devices, laser projections, laser trackers, and wireless or laser indoor GPS and / or photogrammetry The method according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: measuring.
  5. 前記支持体、前記支持体によって支持される前記航空機部品と共に、前記ロボットのための一意のツールとして構成されている、請求項1に記載の方法。 The support, together with the aircraft component to be supported by the support, the is configured as a unique tool for the robot, the method according to claim 1.
  6. ロボットの使用を介して、構造組み立ての間、航空機胴体、及びその他の航空機部品を、相互の関連で位置付け及びアライメントすることにおいて使用するための、非一時的記憶媒体であって、前記航空機部品は支持体によって支持され、少なくとも前記航空機部品、及び前記支持体は前記ロボットのツールとして構成され、前記非一時的記憶媒体は、コンピュータ実行可能な命令を記憶し、
    前記命令は、実行された場合、
    前記支持体上の、及び前記支持体によって支持される前記航空機部品上の、点(1つ又は複数)を測定し、
    前記測定することに応えて、前記支持体、及び前記航空機部品のための、座標系と地理的中心点とを確立し、
    前記地理的中心点をロボットツール中心点(TCP)に変換し、
    前記ロボットTCPをツーリングアライメント点として使用して、最良適合状態に到達するよう、前記ロボットによって駆動される前記航空機部品と前記ロボットによって駆動されない更なる航空機部品の地理的中心点とを自動的にアライメントするよう前記ロボットを制御する、
    ことの命令を実行する、非一時的記憶媒体。
    Through the use of robots, between the structural assembly, an aircraft fuselage, the other aircraft parts及patron, for use in the positioning and alignment in relation to each other, a non-transitory storage medium, the aircraft A part is supported by a support, at least the aircraft part, and the support is configured as a tool of the robot; the non-transitory storage medium stores computer-executable instructions;
    If the instruction is executed,
    Wherein on the support, on the aircraft part to be supported by及beauty before Symbol support, the point (s) is measured,
    In response to the measuring, the support,及beauty for the aircraft, establishing a coordinate system and geographic center point,
    Converting the geographic center point to a robot tool center point (TCP);
    Using said robot TCP as a tooling alignment point, so as to reach a best fit condition, automatically aligning the geographical center point of a further aircraft component that is not driven by the aircraft component and the robot is driven by the robot Controlling the robot to
    A non-transitory storage medium that executes the instructions.
  7. 実行された場合、閉ループ制御を使用して前記ロボットを6DOFで動くよう自動的に制御する命令を、前記記憶媒体は更に記憶する、請求項に記載の記憶媒体。 The storage medium of claim 6 , wherein when executed, the storage medium further stores instructions for automatically controlling the robot to move at 6 DOF using closed loop control.
  8. 更なる静止した部品の計測学的に測定した形状を受信し、閉ループ制御を使用して、前記ロボットを、前記航空機部品を前記更なる航空機部品にアライメントするよう制御する命令を、前記記憶媒体は更に記憶する、請求項に記載の記憶媒体。 Receiving a further stationary parts metrology measured shape, using a closed loop control, the robot, instructions for controlling so as to align the aircraft component to a further aircraft component wherein said storage medium is The storage medium according to claim 6 , further storing.
  9. 光学、レーザ投影、レーザトラッキング、及び/又は、無線又はレーザによるインドアGPS、及び/又は、写真測量に基づいた、前記支持体、及び航空機部品の、測定された形状を受信する更なる命令を、前記記憶媒体は記憶する、請求項に記載の記憶媒体。 Optical, laser projection, laser tracking, and / or, indoor GPS by radio or laser, and / or, based on photogrammetry, the support及beauty aircraft components, further instructions for receiving the measured shape The storage medium according to claim 6 , wherein the storage medium stores data.
  10. ロボットの使用を介して、構造組み立ての間、航空機胴体、及び/又はその他の航空機部品を、相互の関連で位置付け及びアライメントするシステムであって、前記航空機部品は支持体によって支持され、
    前記システムは、
    前記支持体及び前記航空機部品を、前記ロボットのツールとして構成する手段と、
    前記支持体上の、及び前記支持体によって支持される前記航空機部品上の、点(1つ又は複数)を測定する手段と、
    前記測定する手段に応答して、前記支持体、及び/又は前記航空機部品のための、座標系と地理的中心点とを確立する手段と、
    前記地理的中心点をロボットツール中心点(TCP)に変換する手段と、
    前記ロボットTCPをツーリングアライメント点として使用して、最良適合状態に到達するよう、前記ロボットによって駆動される前記航空機部品と前記ロボットによって駆動されない更なる航空機部品の地理的中心点とを自動的にアライメントするよう、前記ロボットを制御する手段と
    を備える、システム。
    A system for positioning and aligning an aircraft fuselage and / or other aircraft parts in relation to each other during structural assembly through the use of a robot, the aircraft parts being supported by a support,
    The system
    Means for configuring the support and the aircraft part as a tool of the robot;
    Wherein on the support, on the aircraft part to be supported by及beauty before Symbol support, means for measuring a point (s),
    In response to the means for measuring, establishing a coordinate system and a geographic center point for the support and / or the aircraft part;
    Means for converting the geographic center point to a robot tool center point (TCP);
    Using said robot TCP as a tooling alignment point, so as to reach a best fit condition, automatically aligning the geographical center point of a further aircraft component that is not driven by the aircraft component and the robot is driven by the robot And a means for controlling the robot.
  11. 構造組み立ての間、航空機胴体、及びその他の航空機部品を、相互の関連で位置付け及びアライメントするシステムであって、
    前記システムは、
    6DOFロボット多関節アームと、
    ツールの代わりに前記多関節アームに取り付けられた支持体であって、前記支持体は、前記航空機部品を係合するように構成された、前記支持体と、
    前記支持体上、及びは前記航空機部品上の、点(1つ又は複数)を測定する、測定装置と、
    前記測定装置に結合されたコンピュータ設備と
    を備え、前記コンピュータ設備は、前記測定された点(1つ又は複数)に応えて、少なくとも部分的に、前記支持体、及び前記航空機部品のための、座標系と地理的中心点とを確立し、そして、前記地理的中心点をロボットツール中心点(TCP)に変換し、
    ここで、ロボットは、前記ロボットTCPをツーリングアライメント点として使用して、最良適合状態に到達するよう、前記ロボットによって駆動される前記航空機部品と前記ロボットによって駆動されない更なる航空機部品の地理的中心点とを自動的にアライメントするように構成される、
    システム。
    Between the structural assembly, an aircraft fuselage, the other aircraft parts及patron, a system for positioning and alignment in relation to each other,
    The system
    A 6DOF robot articulated arm;
    A support attached to the articulated arm instead of a tool, wherein the support is configured to engage the aircraft part; and
    The upper support及beauty is on the aircraft, for measuring the point (s), and measuring device,
    And a coupled computer equipment to the measuring device, the computer equipment, in response to the measured point (s), at least in part, the support,及beauty for the aircraft component Establish a coordinate system and a geographic center point, and convert the geographic center point to a robot tool center point (TCP);
    Here, the robot, using said robot TCP as tooling alignment point, so as to reach a best fit condition, the geographical center point of a further aircraft component that is not driven by the aircraft component and the robot is driven by the robot configured to automatically align the door,
    system.
  12. 前記コンピュータ設備は、閉ループ制御を使用して前記ロボットを制御するよう、更に構成される、請求項11に記載のシステム。 The system of claim 11 , wherein the computer equipment is further configured to control the robot using closed loop control.
  13. 前記測定装置は、更なる静止した航空機部品の形状を計測学的に測定し、そして、前記コンピュータ設備は、閉ループ制御を使用して、前記ロボットを、前記航空機部品を前記更なる航空機部品にアライメントするよう制御するよう、更に構成される、請求項11に記載のシステム。 The measuring device metrologically measures the shape of a further stationary aircraft part, and the computer facility uses closed loop control to align the robot with the aircraft part to the further aircraft part. The system of claim 11 , further configured to control.
  14. 前記測定装置は、光学装置、レーザ投影、レーザトラッカ、及び、無線又はレーザによるインドアGPS、及び/又は、写真測量からなる群から選択される、請求項11に記載のシステム。 The measuring device is an optical device, a laser projection, laser tracker, and, indoor GPS by radio or laser, and / or is selected from the group consisting of photogrammetry system of claim 11.
JP2010278205A 2009-12-14 2010-12-14 Method and apparatus for automatic positioning and alignment for aircraft structures using robots Active JP5733968B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28629509P true 2009-12-14 2009-12-14
US61/286,295 2009-12-14
US12/944,953 2010-11-12
US12/944,953 US8634950B2 (en) 2009-12-14 2010-11-12 Automated positioning and alignment method and system for aircraft structures using robots

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011136416A JP2011136416A (en) 2011-07-14
JP5733968B2 true JP5733968B2 (en) 2015-06-10

Family

ID=43795165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010278205A Active JP5733968B2 (en) 2009-12-14 2010-12-14 Method and apparatus for automatic positioning and alignment for aircraft structures using robots

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8634950B2 (en)
EP (1) EP2333626A3 (en)
JP (1) JP5733968B2 (en)
CN (1) CN102294589B (en)
BR (1) BRPI1005196A2 (en)
CA (1) CA2722894C (en)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2243585B1 (en) * 2009-04-22 2018-08-08 KUKA Deutschland GmbH Method and device for controlling a positioning device for welding
USD719895S1 (en) 2010-05-13 2014-12-23 Embraer S.A. Aircraft interior sidewall
GB201009219D0 (en) * 2010-06-02 2010-07-21 Airbus Operations Ltd Aircraft component manufacturing method and apparatus
US9037282B2 (en) * 2011-06-24 2015-05-19 The Boeing Company Manufacturing control system
US9090357B2 (en) * 2011-12-15 2015-07-28 The Boeing Company Method of assembling panelized aircraft fuselages
ITTO20120111A1 (en) * 2012-02-09 2013-08-10 Alenia Aermacchi Spa Automatic system for joining portions of a frame and associated method.
US9404898B1 (en) * 2013-03-15 2016-08-02 The Boeing Company Laser ultrasound testing in limited-access areas
US9958854B2 (en) 2013-06-10 2018-05-01 The Boeing Company Systems and methods for robotic measurement of parts
CN105035346B (en) * 2014-04-30 2018-10-23 波音公司 Modularization struts
JP6271902B2 (en) * 2013-08-01 2018-01-31 三菱重工業株式会社 Support jig and aircraft assembling method using the same
US9778650B2 (en) * 2013-12-11 2017-10-03 Honda Motor Co., Ltd. Apparatus, system and method for kitting and automation assembly
WO2015098126A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 川崎重工業株式会社 Low-rigidity workpiece machining assistance system
WO2015198174A1 (en) 2014-06-27 2015-12-30 Bombardier Inc. Reshaping of deformed components for assembly
US9937549B2 (en) 2014-07-09 2018-04-10 The Boeing Company Two-stage riveting
WO2016018908A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Robotic Arts, Inc. Robotically controlled architectural elements
US9878450B2 (en) * 2014-12-03 2018-01-30 The Boeing Company Method and apparatus for multi-stage spar assembly
CN104731015B (en) * 2015-02-04 2017-09-08 北京航天发射技术研究所 A kind of quick centring method
CN104889987A (en) * 2015-05-19 2015-09-09 天津市天锻压力机有限公司 Method for establishing tooling tool coordinate system
US10086514B2 (en) 2015-05-29 2018-10-02 Textron Innovations, Inc. Robotic system and method for processing aircraft component
JP6400538B2 (en) 2015-08-25 2018-10-03 ファナック株式会社 Robot control device for controlling a robot driven by a motor
DE202015105595U1 (en) * 2015-10-21 2016-01-14 Fft Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg Absolute robot-assisted positioning method
US10275565B2 (en) 2015-11-06 2019-04-30 The Boeing Company Advanced automated process for the wing-to-body join of an aircraft with predictive surface scanning
RU170100U1 (en) * 2016-06-02 2017-04-13 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) Test bench for docking the wing console and center section of a civil aircraft
JP2019523357A (en) 2016-07-15 2019-08-22 ファストブリック・アイピー・プロプライエタリー・リミテッド Material handling boom
JP2019527310A (en) 2016-07-15 2019-09-26 ファストブリック・アイピー・プロプライエタリー・リミテッド Brick / block laying machine built into the vehicle
CN106289378B (en) * 2016-08-12 2018-07-27 杭州亿恒科技有限公司 Industrial robot performance measurement method based on laser tracker
CN106289379B (en) * 2016-08-12 2018-07-27 杭州亿恒科技有限公司 Industrial robot performance measurement method
CA3043302C (en) * 2016-11-11 2020-09-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Component manufacturing method and component manufacturing system
US10633117B2 (en) 2017-10-03 2020-04-28 The Boeing Company Alignment systems and methods for moving fuselage structures of an aerospace vehicle into assembly alignment
CN107804478A (en) * 2017-10-24 2018-03-16 西北工业大学 A kind of rotary-wing aircraft carrier system of quick release installation
WO2020002926A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Bae Systems Plc Method and apparatus for assembling aircraft airframes
US10712730B2 (en) 2018-10-04 2020-07-14 The Boeing Company Methods of synchronizing manufacturing of a shimless assembly
CN110202342A (en) * 2019-05-09 2019-09-06 长春理工大学 A kind of big component Butt Assembling analog platform

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4590578A (en) * 1983-07-11 1986-05-20 United Technologies Corporation Off-line programmable robot
JPH02262982A (en) * 1989-03-31 1990-10-25 Fanuc Ltd Setting method for tool center point
US5659939A (en) * 1995-01-12 1997-08-26 Nicholson Manufacturing Company Positioning system for supporting structural components during assembly
US6044308A (en) * 1997-06-13 2000-03-28 Huissoon; Jan Paul Method and device for robot tool frame calibration
JP2000271888A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Fanuc Ltd Robot controller
DE50002092D1 (en) * 1999-06-26 2003-06-12 Kuka Schweissanlagen Gmbh METHOD AND DEVICE FOR CALIBRATING ROBOT MEASURING STATIONS, MANIPULATORS AND OPTICAL MEASURING DEVICES
US6434449B1 (en) * 2000-08-03 2002-08-13 Pierre De Smet Method and device for automated robot-cell calibration
GB0022444D0 (en) * 2000-09-13 2000-11-01 Bae Systems Plc Positioning system and method
US6812665B2 (en) * 2002-04-19 2004-11-02 Abb Ab In-process relative robot workcell calibration
US6882901B2 (en) * 2002-10-10 2005-04-19 Shao-Wei Gong Ultra-precision robotic system
DE10351670A1 (en) * 2003-11-05 2005-06-30 Kuka Roboter Gmbh Method and device for controlling robots
US7194326B2 (en) 2004-02-06 2007-03-20 The Boeing Company Methods and systems for large-scale airframe assembly
JP4444033B2 (en) * 2004-08-10 2010-03-31 三菱重工業株式会社 Method for manufacturing aircraft body
JP2006055901A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Fanuc Ltd Laser machining apparatus
US7305277B2 (en) * 2005-03-31 2007-12-04 The Boeing Company Methods and systems for position sensing of components in a manufacturing operation
JP2007185723A (en) * 2006-01-11 2007-07-26 Fujifilm Corp Apparatus and method for automatic alignment
US8096038B2 (en) 2007-05-11 2012-01-17 The Boeing Company Robotic end effector and clamping method
US7917242B2 (en) * 2007-10-26 2011-03-29 The Boeing Company System, method, and computer program product for computing jack locations to align parts for assembly
US8005563B2 (en) * 2007-10-26 2011-08-23 The Boeing Company System for assembling aircraft
US7614154B2 (en) * 2007-10-26 2009-11-10 The Boeing Company System and method for locating components of a structure
US7869895B2 (en) * 2007-12-13 2011-01-11 The Boeing Company System, method, and computer program product for computing orientation alignment transfer tool locations to transfer predicted cruise orientation alignment of an as-built airplane
JP4508252B2 (en) * 2008-03-12 2010-07-21 株式会社デンソーウェーブ Robot teaching device
WO2009117161A2 (en) * 2008-03-21 2009-09-24 Variation Reduction Solutions, Inc. External system for robotic accuracy enhancement
US8457786B2 (en) * 2008-11-25 2013-06-04 Abb Technology Ltd Method and an apparatus for calibration of an industrial robot system
US8458896B2 (en) * 2008-11-25 2013-06-11 HGST Netherlands B.V. Robotic end-effector for component center alignment and assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CA2722894C (en) 2017-08-08
JP2011136416A (en) 2011-07-14
BRPI1005196A2 (en) 2013-04-09
US20110282483A1 (en) 2011-11-17
CN102294589A (en) 2011-12-28
CA2722894A1 (en) 2011-06-14
CN102294589B (en) 2015-07-01
EP2333626A3 (en) 2013-03-06
EP2333626A2 (en) 2011-06-15
US8634950B2 (en) 2014-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI666099B (en) Robot system
US10391543B2 (en) High rate pulsing wing assembly line
US20180361462A1 (en) Metrology-Based System for Operating a Flexible Manufacturing System
US9895810B2 (en) Cooperation system having machine tool and robot
Maropoulos et al. A new paradigm in large-scale assembly—research priorities in measurement assisted assembly
Bi et al. Robotic drilling system for titanium structures
US7940023B2 (en) Geometric end effector system
JP3946711B2 (en) Robot system
JP2017206247A (en) Automated assembly of panelized aircraft fuselages
US4590578A (en) Off-line programmable robot
CN102026781B (en) Robotic system including foldable robotic arm
US7395606B2 (en) CMM arm with exoskeleton
US10272530B2 (en) System and method for assembly manufacturing
US8155789B2 (en) Device, method, program and recording medium for robot offline programming
JP3443030B2 (en) measuring device
CN101680743B (en) Determining positions
US9904271B2 (en) Manufacturing method and manufacturing device for manufacturing a joined piece
EP1422020B1 (en) Assembling method and apparatus
US10286556B2 (en) Method and apparatus for compliant robotic end-effector
EP2894480B1 (en) Robot system, container opening method, and manufacturing method of object to be processed
JP4444033B2 (en) Method for manufacturing aircraft body
US8510952B2 (en) Agile manufacturing apparatus and method for high throughput
US4776749A (en) Robotic device
US8661684B1 (en) High rate pulsing wing assembly line
JP2005537988A (en) Method and apparatus for attaching a plurality of additional parts to a workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140522

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140820

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140825

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140919

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150324

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150414

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5733968

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250